Projekt 12615/01

Entwicklung und Demonstration einer Methodik zur Bewertung und Qualitätssicherung der grabenlosen Rohrverlegung mit dem Grabenpflug und Erarbeitung eines statischen Berechnungsverfahrens auf der Grundlage empirischer Untersuchungen

Projektdurchführung

IBK Ingenieur-Büro KlenkeTrinkwasser-, Abwasser-, Verkehrsanlagen
Lindenstr. 16
14819 Brück

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Gegenstand des Projektes waren statische Untersuchungen des Grabenpflugverfahrens, das als kostengünstiges grabenloses Verlegeverfahren für Ortsverbindungsleitungen zum Schmutzwassertransport in ländlich strukturierten Gebieten eingesetzt werden kann. Übergeordnetes Ziel war der Gewässerschutz sowie eine wesentliche Verringerung des Eingriffs in die Natur durch Vermeidung von offenen Leitungsgräben. Das Herstellen von Ortsverbindungsleitungen im offenen Rohrgraben führt bei geringen Einwohneranschlusszahlen zu hohen Investitionskosten. Daraus folgen hohe Gebühren für die Nutzer. Ein statisches Berechnungsverfahren für Rohrverlegungen im Pflugverfahren stand bislang nicht zur Verfügung.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenFolgende Aufgaben wurden auf schwerpunktmäßig auf die Projektpartner aufgeteilt:
Fachgebiet 1 (Ing.-Büro Klenke, Ing.-Büro f. Baugrund Bischoff Berlin und UniBw München)
Entwicklung und Methodik zur Bewertung und Qualitätssicherung der grabenlosen Rohrverlegung mit dem Grabenpflug. Zusammentragen aller relevanten Untersuchungsergebnisse aus Veröffentlichungen und Hinweisen im Zuge der Begutachtung und der Entwicklungsphase. Aufgrabungen und Untersuchungen an den vorhandenen Querprofilen sowie an den Rohrleitungen hinsichtlich Verformung und Beschädigung einschließlich Dokumentation. Detaillierte Erarbeitung des Entwurfs einer Verlegerichtlinie auf der Grundlage der gewonnenen praktischen Kontroll- und Messergebnisse unter Einbeziehung von bereits vorhandenen Forschungsergebnissen der UniBw München und des DVGW.
Fachgebiet 2 (ComTec Aachen und Baugrundlaboratorium Dietrich - Leonhardt und Partner Düsseldorf)
Entwicklung eines statischen Berechnungsverfahrens auf der Grundlage empirischer Untersuchungen, getrennt für bindige und nichtbindige Böden und nach unterschiedlichen Verfüllarten des Pressraumes und des Pflugschlitzes. Berücksichtigung der Betriebsbedingungen der Rohrleitungen unter Druck und drucklos. Programmierung einer Software auf der Basis Excel als vereinfachtes Anwendungsverfahren für die künftige Berechnung der einzelnen Rohrleitungen unter Beachtung der Standortfaktoren, des Rohrmaterials und des eingesetzten Pflugverfahrens einschließlich möglicher zusätzlicher Maßnahmen, wie zum Beispiel Rohr-Einsandung aus Fremdmaterialien oder Erhöhung der Rohrwandstärke.


Ergebnisse und Diskussion

Mit dem entwickelten Programm zur statischen Berechnung der Rohrlagerung erfolgte der Nachweis, dass keine unzulässige Rohrverformung wegen fehlender seitlicher Abstützung entsteht. Der Vergleich zwischen theoretischen Annahmen und den Messungen bei den Feldversuchen führte zu ähnlichen Ergebnissen.
Die praktischen Untersuchungen haben zu der neuen Erkenntnis geführt, dass die Vorverformung der PE-HD Rohre bei Anlieferung auf Rolle bzw. Trommel mit zunehmender Nennweite steigt und bereits vor der Verlegung mehr als 6 Prozent erreichen kann. Diese Tatsache ist bei Aufgrabungen von Rohrleitungen ohne vorherige Feststellung der Ovalisierung und daraus gezogenen Schlussfolgerungen von wesentlicher Bedeutung. Mit geringerer Wanddicke erhöht sich die Gefahr der Verformung auch bei der Materialart PE 100.
Das Pflugverfahren eignet sich mit Ausnahme von fest bzw. sehr dicht gelagerten Bodengruppen einschließlich Felsgesteinen für alle übrigen Bodenarten. Die Bewertung lässt sich an Hand einer empfohlenen Verlegerichtlinie mit dazugehöriger Checkliste in Verbindung mit dem entwickelten Berechnungsprogramm für die Rohrstatik vornehmen.
Potenzielle Umweltentlastungen entstehen bei Rohrverlegung mit dem Verlegepflug gegenüber einem offenen Rohrgraben durch wesentlich kürzere Bauzeiten, minimale Erdbewegung, geringere Trassenbreiten, minimierten Kraftstoffverbrauch, geringere Geräuschemissionen und weitestgehend ungestörte Grundwasserverhältnisse.
Mit der vereinfachten Rohrverlegung lassen sich die Investitionskosten drastisch senken und der Bau von stetig überwachten öffentlichen Kläranlagen gewinnt bei dünner Besiedlung im ländlichen Raum an Bedeutung. Der Wirtschaftlichkeitsvergleich erbringt hierfür den Nachweis.
Es ist bei Optimierung des vereinfachten Rohrverlegeverfahrens mit dem Grabenpflug möglich, die Festlegungen der Verordnung über Anforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer - Abwasserverordnung vom 09.02.1999 (BGBL S. 86) für die Größenklassen 1 und 2 im ländlichen Raum ein-zuhalten bzw. zu unterbieten und den Bau von Kleinkläranlagen, die allgemein ohne Vorgabe von Überwachungswerten genehmigt werden, einzuschränken.
Mit dem Pflugverfahren bietet sich eine kostengünstige Alternative für die öffentliche Schmutzwasserentsorgung mehrerer Orte und Ortsteile mit geringer Einwohnerdichte und einem Anschluss an eine gemeinsame öffentliche Kläranlage an. Mit einem modernen kostengünstigen Reinigungsverfahren lassen sich neben der organischen Verunreinigung zusätzlich anorganische Abwasserinhaltsstoffe, wie Stickstoff oder Phosphor, eliminieren.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden in den Fachzeitschriften Korrespondenz Abwasser, Wasserwirtschaft - Wassertechnik, Wasser & Boden sowie in der Tagespresse veröffentlicht. Es bestand darüber hinaus die Absicht, Präsentationen bei Fachveranstaltungen vorzunehmen. Hierzu erfolgten Abstimmungen mit dem Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und Raumordnung des Landes Brandenburg und mit der German Water Düsseldorf.


Fazit

Die Untersuchungen bestätigten, dass das Pflugverfahren technisch-wirtschaftlich eine beachtenswerte Alternative zur umweltschonenden Schmutzwasserentsorgung im ländlichen Raum darstellt. Die ATV-DVWK ging in früheren Jahren von der Vermutung aus, dass es beim Pflugverfahren zu einer unzulässigen Rohrverformung kommen und das Verfahren daher nicht als gleichwertig mit dem Rohrvortrieb bezeichnet werden könnte. Diese Zweifel sind nun widerlegt. Das Restrisiko beschränkt sich auf mögliche Beschädigungen der Rohre durch scharfkantige Gegenstände und Punktlasten im Erdbereich, die nach den vorliegenden Erfahrungen jedoch auch bei der offenen Bauweise und beim Vortriebsverfahren ohne Schutzrohr nicht auszuschließen sind. Die Notwendigkeit technischer Verbesserungen ergibt sich aus der Forderung nach gefällegerechter Verlegung. In diesem Zusammenhang könnte die Weiterentwicklung der pneumatischen Schmutzwasserförderung im ländlichen Raum auch bezüglich der Geruchsbelästigungen bei langen Transportstrecken neue Denkansätze herausfordern. Bei diesem Verfahren ist die Entlüftung der Hochpunkte und somit eine gefällegerechte Rohrverlegung nicht erforderlich. Es besteht unter Einbeziehung der umfassenden Forschungsergebnisse des Institutes für Wasserwesen der Universität München grundsätzlich keine Veranlassung, die Lebensdauer eingepflügter Rohrleitungen bei fachgerechter Verlegung auf weniger als 50 Jahre zu begrenzen und betriebswirtschaftlich ungleich zu behandeln. Die Ergebnisse werden den Fachverbänden DVGW und ATV-DVWK zur Diskussion und Beurteilung vorgelegt werden. Ziel sollte es sein, das Pflugverfahren dem Rohrvortrieb gleichzustellen und in die betreffenden Arbeitsblätter der ATV-DVWK aufzunehmen.